新型纳米泡沫让“窗户”更节能学术资讯

内容来源：中国科技论文在线

美国能源部阿贡国家实验室的研究者们通过使用二氧化钒纳米材料，研发出具有单一窗格的窗户，从而提高了能源的利用效率，改善了商业及住宅楼单一窗格窗户的效率。前不久，该团队获得了美国能源部高级能源研究计划局310万美元的拨款，用于窗户效率提高的研究。

该团队研发的纳米泡沫有着超热绝缘性和隔音性的纳米网状复合物，利用直径小于100纳米的气体泡沫来阻隔热量和声音的传递，与此同时，同普通玻璃类似，允许可见光透过。

“在阻热和隔音的同时确保透明度确实很神奇。研发一个绝缘的涂层相对来说比较简单，但获得一个薄的、仍能可见的涂层则是相当大的技术挑战。”阿贡实验室建筑科学家Ralph Muehleisen说道。

纳米泡沫被挤压成厚度为3毫米的片状，通过使用微小气泡起到绝热效应，以减少气体分子间的碰撞，从而减少了热能的传递。当气泡减小到很小的尺寸时，超热绝缘也成为可能。

有大气泡的泡沫可以有类似的作用，但是这些泡沫会分散可见光，使得窗户模糊、透明度降低。这些气泡需要不大于100纳米的尺寸，分布均匀，在主机中塑造以获得相对清晰的程度。

根据高级能源研究计划局统计，美国不同地区的窗户中，单一窗格的窗户所占比例为30%~40%。单一窗格的窗户的导热性至少是双层窗的两倍，所以改进这些窗户可以每年减少能源消耗约120亿美元。

这项研究建立在阿贡另一项纳米材料研究的基础之上——一种新型纳米颗粒二氧化钒涂层。这是一种相变材料，在低温下，二氧化钒是一种半导体，可同时允许近红外光和可见光通过。温度升高后，它将具有金属性能，开始阻挡近红外光，这将有利于在夏季反射太阳辐射。通过使用二氧化钒纳米颗粒，该团队研发了一种可以提高近红外阻挡性的膜，在保持可见透明性的前提下更有效地反射太阳辐射。

阿贡研究者们希望通过结合纳米泡沫和二氧化钒，他们可以研发一种单一窗格的玻璃，从而获得与多窗格低排放单元相近的效率。

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